特种加工论文

特种加工特点技术方向

摘要：随着社会的进步，在机械加工方面也出现了许多的加工方法。本文简述了特种加工技术的实际应用与研究发展方向。

关键词：特点；应用；研究方向。

特种加工特点及应用：

1、等离子弧加工

它是利用电弧放电使气体电离成过热的等离子高温气体流束，靠局部熔化和气化来去除材料的。等离子体是指正负带电粒子数量大体相等的高温气体，它能受电磁场的约束。等离子体加工可通过控制高温等离子流，实现切割、熔化、焊接、喷镀以及粉末制造和材料精炼等。

2、水射流切割

该种类又称液体喷射加工，是利用（从孔径为0.1～0.5mm的人造蓝宝石喷嘴喷出的）高压（70～400Mpa）高速(300～900m/s)的喷射水流对工件的冲击作用来去除材料的，有时也称水切割或俗称水刀。水射流切割主要用于加工很薄很软的金属和非金属材料，包括铜、铝、铅等材料及其制品，可代替硬质合金切槽刀具，而且切边的质量很好。例如：汽车制造业中用于切割石棉刹车片等；还可切割19mm 厚的吸音天花板、10 mm厚的有机玻璃；

3、化学加工

它是利用酸、碱、盐等化学溶液与金属产生化学反应，使金属腐蚀溶解，改变工件尺寸和形状（甚至表面性能）的加工方法。其属于成形加工的化学加工法主要有化学铣切（化学蚀刻）、照相制版和光刻。

4、快速成型技术

该技术通过计算机辅助设计（CAD）或者三维数字测量仪，将所需要的零件转化为计算机内的电子模型，利用计算机，根据用分层软件获得的零件的CAD模型某一截面的几何信息，选择性地固化、粘结或熔结特定材料（粉末、层片、熔丝等）某一区域，从而变为一个构成零件实体的水平方向层面，后续的材料与已固化层黏结，逐渐堆积成一个三维实体--零件。目前具有代表性的快速成型工艺有：光敏树脂液相固化成型、选择性粉末烧结成型、薄片分层叠加成型和熔丝堆积成型。该技术主要用于模型制造，模具加工以及单件小批量复杂零件制作。

5、电磁成形加工

它是利用磁场力使金属坯料变形的高效率成形方法。因为在成型过程中载荷是以脉冲的方式作用于毛坯的，因此又称为磁脉冲成形。电磁成型可广泛应用于管材的胀形、缩径、冲孔、翻边和连接；板材冲裁、压印和成型；组装件的装配；粉末压实；电磁铆接及放射性物质的封存等，对一些特殊零件是优先选用的方法。

6、液中放电成形加工

它是利用液电效应对金属进行冲压成形的工艺方法。当高压脉冲放电在液体中发生时，液体内会产生强烈的爆炸，其冲击压力可达102～104M Pa，这就是所谓的液电效应，也叫电水锤效应。该法具有成形速度高，可用于高强高硬的金属材料；工件回弹小，加工精度高；能同时完成拉伸、冲孔、剪切、压印、翻边等多种工序等优点。该法适合形状复杂及高强高硬金属工件的冲压成形。液电冲压成形法在国外的机械加工行业中已有应用，并已有这种成形设备的系列产品面世。国外电解加工应用较广，除叶片和整体叶轮外已扩大到机匣、盘环零件和深小孔加工，用电解加工可加工出高精度金属反射镜面。目前电解加工机床最大容量已达到5万安培，并已实现CNC控制和多参数自适应控制。电火花加工气膜孔采用多通道、纳秒级超高频脉冲电源和多电极同时加工的专用设备，加工效率2～3秒/孔，表面粗糙度Ra0.4μm，通用高档电火花成型及线切割已能提供微米级加工精度，可加工3μm的微细轴和5μm的孔。精密脉冲电解技术已达10μm左右。电解与电火花复合加工，电解磨削、电火花磨削已用于生产。 发展趋势

根据上述现状，今后特种加工技术的发展方向应是：

(1)不断改进、提高高能束源品质，并向大功率、高可靠性方向发展。

(2)高能束流加工设备向多功能、精密化和智能化方向发展，力求达到标准化、系列化和模块化的目的。扩大应用范围，向复合加工方向发展。

(3)不断推进高能束流加工新技术、新工艺、新设备的工程化和产业化工作。

7、爆炸加工

它是以炸药（火药或可燃气体）为能源把金属毛坯加工成型或焊接在一起的加工工艺。爆炸加工过程是炸药化学能转化为机械能的过程。由于炸药爆炸是快

速过程，与常规加工方法(液压、冲压)相比，爆炸加工具有压力大、变形速度快、加工时间短、功率大等特点。例如，把直径一米的毛坯加工成为封头，用水压机生产时，作用于毛坯的平均压力为几十个大气压 （1大气压＝101325帕），成型时间为十几秒；而在爆炸成型时，作用于毛坯的平均压力为几千个大气压，成型时间约为 1/100秒。爆炸加工应用范围较广，主要有爆炸成形、爆炸焊接、爆炸硬化、高速（爆炸）模锻等几个方面。

8、激光加工技术

国外激光加工设备和工艺发展迅速，现已拥有100kW的大功率CO2激光器、kW级高光束质量的Nd:YAG固体激光器，有的可配上光导纤维进行多工位、远距离工作。激光加工设备功率大、自动化程度高，已普遍采用CNC控制、多坐标联动，并装有激光功率监控、自动聚焦、工业电视显示等辅助系统。

激光制孔的最小孔径已达0.002mm，已成功地应用自动化六坐标激光制孔专用设备加工航空发动机涡轮叶片、燃烧室气膜孔，达到无再铸层、无微裂纹的效果。 激光切割适用于由耐热合金、钛合金、复合材料制成的零件。目前薄材切割速度可达15m/min，切缝窄，一般在0.1～1mm之间，热影响区只有切缝宽的10%～20%，最大切割厚度可达45mm，已广泛应用于飞机三维蒙皮、框架、舰船船身板架、直升机旋翼、发动机燃烧室等。

激光焊接薄板已相当普遍，大部分用于汽车工业、宇航和仪表工业。激光精微焊接技术已成为航空电子设备、高精密机械设备中微型件封装结点的微型连接的重要手段。

激光表面强化、表面重熔、合金化、非晶化处理技术应用越来越广，激光微细加工在电子、生物、医疗工程方面的应用已成为无可替代的特种加工技术。 激光快速成型技术已从研究开发阶段发展到实际应用阶段，已显示出广阔的应用前景。

国内70年代初已开始进行激光加工的应用研究，但发展速度缓慢。在激光制孔、激光热处理、焊接等方面虽有一定的应用，但质量不稳定。目前已研制出具有光纤传输的固体激光加工系统，并实现光纤耦合三光束的同步焊接和石英表芯的激光焊接。完成了激光烧结快速成型原理样机研制，并采用环氧聚脂和树脂砂烧结粉末材料，快速成型出典型零件，如叶轮、齿轮。

1.2 发展趋势

激光加工技术今后几年应结合已取得的预研成果，针对需求，重点开展无缺陷气膜小孔的激光加工及实时检控技术、高强铝(含铝锂、铝镁)合金的激光焊接

技术、金属零件的激光粉末烧结快速成型技术、激光精密加工及重要构件的激光冲击强化等项目的研究。实现高温涡轮发动机气膜孔无缺陷加工，可使叶片使用寿命达2000小时以上；以焊代替数控加工飞机次承力构件，以及带筋壁板的以焊代铆；实现重要零部件的表面强化，提高安全性、可靠性等，从而使先进的激光制造技术在军事工业中发挥更大的作用。

特种加工的研究方向：

1、自动化技术：充分利用计算机技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化、让特种加工与计算机联为一体。这是现在特种加工的研究方向。

2、开发新工艺方法种复合工艺方法：为适应产品的高技术性能与新型材料的加工要求，还需要开发新的加工工艺方法 。

3、趋向精密化的研究：高技术的发展促使高技术产品向超精密化与小型化方向发展，对产品零件的精度与表面粗糙度提出更严格的要求。因此，大力开发用于超精密加工的特种加工技术已成为特种加工的发展趋势。

结束语：特种加工技术的地位越来越重要，已成为现代制造技术不可分割的重要组成部分。因此，其发展和完善对整个快速制造体系的形成起着关键性的作用。但由于长期以来对这一领域的研究过于分散，缺乏系统性，使得现有的很多种特种加工方法远不能适应制造过程信息化的要求，很难纳入到快速制造系统中。因此，有必要深入研究那些新型的特种加工工艺方法，探索高精度、高效率复合及组合工艺技术，并选择应用广泛和具有代表性的特种加工方法，开展面向快速制造的特种加工技术的研究。

参考文献

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学习收获和感想

通过在这个学期的特种加工技术学习，倾听龚老师的讲课，感觉受益匪浅，收获颇丰。

未上这门课之前，我对特种加工并不了解，因为不懂得缘故，一直以为那些东西似乎离我们很遥远，其实对于机械专业的学生来说这些是必须掌握的，可兴趣又是另一回事，我决定无论如何也得好好学习。

“特种加工”我知道，这是一门课的重点要放在“特种”两字上，所以不仅仅是讲述纯理论或纯技术操作的课程，而是理论与实践相结合的课程。然而，学好理论是为了更好的实践，这里可以从上课（和课后作业（如课后小组讨论、心得体会和网上交流平台的建立）中看出，老师在这方面的精心准备，毋庸置疑，这些对于我们未来的研究生阶段学习甚至以后的工作生活都有很大的帮助。但是对于一门课程而言，这又有点顾此失彼了，我们理论太多了，而忽略了实践中的正确指导（即强调学习手段而忽视了目的，使同学们在学习中所遇到的困惑增加）。

以上是我学习“特种加工”的收获和感想，如有不妥敬请同仁指教批评。

 

第二篇：《特种加工》课程论文

特种加工技术的发展及其应用

————学院

专业名称：机械设计制造及其自动化

班 级：

学生学号：

学生姓名：

摘要：现阶段，先进制造技术不断发展，作为先进制造技术中的重要的一部分，特种加工对制造业的作用日益突显。对什么是特种加工、特种加工的特点、种类以及发展趋势等作了描述。阐述了特种加工在现代社会发展过程中的重要地位，大力发展特种加工的必要性。

关键词：特种加工技术、特点、变革、发展趋势

1. 前言

传统的机械加工技术对推动人类的进步和社会的发展起到了重大的作用。随着科学技术的迅速发展，新型工程材料不断涌现和被采用，工件的复杂程度以及加工精度的要求越来越高，对机械制造工艺技术提出了更高的要求。由于受刀具材料性能、结构、设备加工能力的限制，使用传统的切削加工方法很难完成对高强度、高韧性、高硬度、高脆性、耐高温和磁性等新材料 ，以及精密复杂、微细构件或难以处理的形状的加工。为了解决这些加工的难题，人们不断开发研究并成功采用“传统的切削加工以外的新的加工方法—— 特种加工方法”解决了很多工艺问题，在生产上发挥了很大的作用，引起了机械制造工艺技术领域的许多变革。特种加工是相对于传统的切削加工而言的 ，实质上是直接或复合利用电能、电化学能、化学能、光能、声能、热能、磁能、物质动能、甚至爆炸能等对工件进行加工的工艺方法的总称。

2. 正文

2.1特种加工技术的特点

2.1.1 加工范围上不受材料强度、硬度等限制。特种加工技术主要不依靠机械力和机械能去除材料，而是主要用其他能量（如电、化学、光、声、热等）去

除金属和非金属材料，完成工件的加工。故可以加工各种超强硬材料、高脆性及热敏材料以及特殊的金属和非金属材料。

2.1.2 以柔克刚。特种加工不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件并不接触，加工过程中工具和工件间不存在明显的强大机械切削力，所以加工时不受工件的强度和硬度的制约，在加工超硬脆材料和精密微细零件、薄壁元件、弹性元件时，工具硬度可以低于被加工材料的硬度。

2.1.3 加工方法日新月异，向精密加工方向发展。当前已出现了精密特种加工，许多特种加工方法同时又是精密加工方法 、微细加工方法 ，如电子束加工 、离子束加工 、激光束加工等就是精密特种加工；精密电火花加工的加工精密度可达微米级0.51μm，表面粗糙度可达镜面 Ra0.02μm。

2.1.4 容易获得良好的表面质量。由于在加工过程中不产生宏观切屑，工件表面不会产生强烈的弹、塑性变形，故可以获得良好的表面粗糙度。残余应力、热应力、冷作硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切割表面小，尺寸稳定性好，不存在加工中的机械应变或大面积的热应变。

2.2 特种加工引起的机械制造工艺技术变革

2.2.1特种加工扩大了可加工材料的范围 。特种加工方法使机制工艺可加工的材料范围从普通材料发展到超硬材料和特殊材料，使任何材料的加工均成为可能。材料的可加工性不再与硬度、强度、韧性、脆性等成直接正比或反比关系。 传统上认为很难加工的金刚石、硬质合金、 淬火钢、石英、玻璃、陶瓷等材料， 可以用电火花、超声波、电解、激光等特种加工方法来加工。对电火花线切割而言，淬火钢比未淬火钢更易加工。

2.2.2特种加工改变了传统的结构工艺性好与坏的“概念”。传统的加工方法 认为方孔、窄缝、小孔、深孔、弯孔等结构工艺性差，有些情况下被认为工艺性 很“坏 ”，甚至被列为结构设计禁区，特种加工使这一“坏”变成了可以，甚者可认为好，因为对于电火花穿孔 、电火花线切割工艺来说 ，加工方孔和加工圆孔的难易程度是一样的。如：山形硅钢片冲模，过去由于不易制造往往采用拼镶结构，现在采用电火花线切割加工，既使是硬质合金模具也可做成整体结构；小深斜孔、排孔、群孔、小方孔筛网，薄壁、弹性、低刚度零件等，过去认为的加 工难题，采用特种加工方法后变得容易了。

2.2.3特种加工改变了传统的淬火工艺路线及零件不合格品的可修复性。特 1

种加工的出现， 打破了淬火热处理工序必须安排在除磨削以外的其它切削成型加工之后传统工艺准则。由于特种加工不受工件硬度的限制，所以有时为了避免成型加工后淬火热处理引起的应力变形，可以先淬火而后加工 。过去认为很多 不可修复的废品，现在都可用特种加工方法来修复。例如 ：过去淬火前忘了钻定位销孔、铣槽等工艺，淬火后只能报废， 现在可以用电火花打孔、切槽进行补救；加工尺寸超差及工作中磨损了的轴和孔，均可用电刷镀修复。

2.2.4特种加工将改变新产品试制的传统模式。传统新产品的试制，往往是 刀具、模具、量具以及工装夹具设计制造先行。例如：加工花键孔需要设计制造 花键孔拉刀；加工各种标准和非标准直齿轮需要准备滚刀或设计加工成形铣刀；大量 钣金件 的异型孔 加工需 要冲模 ；复杂零件的试制所需要的刀具工装更多。 现在采用数控电火花线切割，可直接加工花键孔、非标直齿轮、 钣金异型孔，甚至可加工复杂的二次曲面零件；采用快速成型技术—— 增材加工法，可快速完成各种复杂零件的试制。可见，特种加工方法的采用不仅可加快产品试制速度，而且可以节约大量的新产品试制费用，必将改变新产品设计试制的模式。

2.2.5特种加工技术已成为微细加工、纳米加工的主要手段 。目前 ，制造技术前沿逐渐转向细小精微 ，微米 、亚微米以及纳米级制造成为制造业融入高 技术的切入点 。而电子束、离子束、 激光、电火花、电化学等电物理、电化学特种加工技术，正是近年来快速发展的微细和纳米加工的主要手段 。例如：离子注入、溅射、化学沉积（ＣＶＤ）、光刻、表面贴装；磁头、磁盘、晶片的纳米级精密加工 ；纳米材料的制造等。 也就是说特种加工已成为未来先进制造技术的主要特征之一 。

2.2.6特种加工引起了产品设计思路的变革。 特种加工使任何材料的加工 成为可能，解决了各种特殊复杂表面的加工 ，以及各种超精、光整或具有特殊要求的零件加工问题， 其中的快速成型技术又使产品的快速试制成为可能。所以特种工加工使产品设计中考虑的零件材料 、制造工艺方法等有了更广阔的选择余地，甚至可以快速地将设计思想变为具有一定功能的原型，从而使产品的设计思路趋“创意和制造的统一，即想到的就能做成”。随着现代机械制造工艺的发展，不懂特种加工技术将不是一个合格的产品设计者与制造者 。

2.3特种加工技术的发展趋势

2.3.1 采用自动化技术充分利用计算机技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化， 建立综合参数自动适应系统、数据库等，进而建立特种加工 2

的CAD/CAM和FMS系统，这是当前特种加工技术的主要发展趋势。

2.3.2 向工程化和产业化方向发展不断改进、提高高能束源品质，对大功率、高可靠性、多功能、智能化加工设备的研发是今后的重点发展方向。

2.3.3 着力开展精密化研究高新技术的发展促使高新技术产品向超精密化与小型化方向发展，正向亚微米级和纳米级迈进，对产品零件的精度与表面 粗糙度提出更严格的要求。为适应这一发展趋势的需要，大力开发用于超精加工的特种加工技术（如等离子弧加工等）已成为重要的发展方向。

2.3.4污染问题是影响和限制某些特种加工应用、发展的严重障碍，加工过程中产生的废渣 、废气如果排放不当 ，会造成环境污染 ，影响工人健康。必须花大力气处理并利用废气、废渣、废液，向"绿色"加工的方向发展。

2.4总结

特种加工技术集成了机械、电子、信息 、材料技术和计算机等技术，发展异常迅速。现代特种加工技术主要是伴着高硬度、高强度、高韧性、高脆性等难切削材料的出现，以及制造精密细小、形状复杂和结构特殊的零件的需要而产生的，具有其他常规加工技术无法比拟的优点，已成为航空航天、汽车、仪器仪表、微型机械、轻工、模具等行业的支撑技术和关键技术。因此，特种加工技术还需更进一步的发展：① 不断改进、提高高能束源品质，并向大功率、高可靠性方向发展。②高能束流加工设备向多功能、精密化和智能化方向发展，力求达到标准化、系列化和模块化的目的。扩大应用范围，向复合加工方向发展 。③ 不断推进高能束流加工新技术、新工艺、新设备的工程化和产业化工作。随着我国机械制造业向高技术化迈进，特种加工的应用越来越广泛，我国特种加工机床的总拥有量已居世界前列。特种加工及其引起的机械制造工艺技术的变革，应该引起我们思考与关注。随着科学技术和现代工业的发展，特种加工技术必将不断完善和迅速发展，反过来又必将推动科学技术和现代工业的发展，并发挥越来越重要的作用。

参考文献

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